Landbruket som energiprodusent
Andreas Tutturen Sarpsborg
27. mars 2014
Agenda
• Energibruk og klimagassutslipp i landbruket
• Forskjellige teknologier
– Vannbåren biovarme – Solenergi
– Småkraft – Biodrivstoff
• Energigårdens klimakuttkampanje
• Spørsmål og diskusjon
ENERGIGÅRDEN
www.energigarden.no
6
SENTER FOR BIOENERGI
•
Kurs og seminarer
• Prosjektering og konsulenttjenester
• Guidede turer/ omvisninger og demonstrasjoner
• Informasjonsmateriell, fagbøker m.v.
• Produksjon, foredling og bruk av biobrensler
Eidsalm gård - 2760 Brandbu – Norge tlf +4761336090
3
3
3
9. Solvarmeanlegg for varmluft og varmtvann 15. Biogassanlegg for kraft- og varmeproduksjon 7. Tørkeanlegg for korn, oljefrø, erter mm
13. Kurs og seminarlokaler. Kontorer, studierom og fagbibliotek 6. Tørking og lagring av biobrensler 8. Biobrenselanlegg og flissilo 12. Biodrivstoffdrevne kjøretøyer 14. Energistien
5. Vedproduksjon
1. Forsøksfelt med energivekster
4. Produksjon, lagring og transport av skogsflis 3. Skogsmaskiner og terrengtransport av virke 2. Forsøksfelt for oljevekster 16. Temautstillingen Bioenergi – miljø, teknikk og marked 10. Våningshus oppvarmet av flisfyrt nærvarmeanlegg 11. Oljepressing og biodrivstoff. Vedovner, pelletskaminer etc
17. Drivhuset – møterom i det grønne
10 16
4 7
2 5
13
11 6 8 1
14
9
15 10
10
12 12
12
16 1. Forsøksfelt med energivekster
2. Forsøksfelt for oljevekster
3. Skogsmaskiner og terrengtransport av virke.
4. Produksjon, lagring og transport av skogsflis 5. Vedproduksjon
6. Tørking og lagring av biobrensler 7. Tørkeanlegg for korn, oljefrø, erter mm 8. Biobrenselanlegg og flissilo
9. Solvarmeanlegg for varmluft og varmtvann
10. Våningshus med flisfyrt sentralvarme
11. Oljepressing og biodrivstoff. Vedovner, pelletskaminer etc.
12. Biodrivstoffdrevne kjøretøyer
13. Kurs og seminarlokaler. Kontorer, studierom og fagbibliotek
14. Energistien
15. Biogassanlegg for varme- og el-produksjon
16. Temautstillingen Bioenergi – miljø, teknikk og marked 17. Drivhuset med møte- og seminarrom i det grønne.
17
Oppvarming av Energigården
Bio 45 øre/kWh El 75 øre/kWh Sol 60 øre/kWh
VARMEPRIS
(eks mva, ut fra fyrrom)
Praktisk opplæring - produksjon av biovarme
Fra stubbe til varme rom
Redaksjon og utgiver av
fagbok om bioenergi
”Bioenergi – miljø, teknikk og marked”
• første nordiske og europeiske samlete fagbok om bioenergi
• 20 forfattere
• 300 illustrasjoner
• 400 sider
• utgitt i 2001
• nytt opplag 2005
Bioenergiaktiviteter på Hadeland
• Råstofftilgang
• Oppvarming småskala
• Oppvarming storskala
• Avfall
• Biodrivstoff
• Kompetanse, kurs
undervisning
Bruk av bioenergi i Innlandet
Industri ca. 50 %
Husholdning
(ved) ca. 37 %
Fjernvarme +
div. ca. 13 %
Interregprosjektet Bioenergy Promotion
Bioenergy Promotion prosjektet ønsker å fremme utviklingen av en bærekraftig produksjon og kommersialisering av
bioenergi i Østersjøregionen.
Prosjektet:
ble startet i januar 2009, og varte til januar 2012
består av 34 partnere, fra 10 land i Østersjøområdet
har et budsjett på over 5 mill €.
Energibruk og
klimagassutslipp i
landbruket
80 % 15 %
5 %
Annen fornybar energi
Ikke-fornybar energi
Global og nordisk energi – status
• For 2/3 av verdens befolkning er biomasse den eneste, eller viktigste energibæreren
• Bioenergi (275 TWh) er større enn vannkraft (215 TWh) i Norden
•
Bioenergiandel Verden 15 % Sverige 30 % Finland 26 %
Norge 7 %
95 % VARME og 5 % kraft
Biomassegrunnlaget globalt
• Årlig global biomasse- tilvekst tilsvarer 7
ganger verdens totale energibruk
• Av dette utnyttes ca.
2% energi. Dette
tilsvarer ca. 14000 TWh,
eller ca15 % av verdens
energibruk
Biomassetilveksten i Norge
Total tilvekst:
ca. 435 TWh pr. år
Klimagassutslipp i Norge
Klimagassutslipp i landbruket
Klimagasskilde (1000 tonn) Metan Lystgass CO
2CO
2-ekv.
A. Husdyr 89,1 1 871
B. Gjødselhåndtering 15,0 0,4 438
C. Jordbruksjord 6,4 1 984
D. Halmbrenning 0,2 5
E. Utslipp fra bruk av fossil energi i landbruket
530,2 530
Jordbruk 473,0 473
Skogbruk 57,2 57
Sum utslipp fra landbruk 104,3 6,8 530,2 4 828
Energibruk i landbruket
• 1,2 % av Norges strømforbruk (inkl veksthus på 350 000kWh)
• 1,1% av Norges energiforbruk
Oppvarming i Norden
3 %
6 3 %
4 7 % 4 8 %
8 9 % 6 9 %
16 %
5 %
16 %
9 %
0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 %
Norge Sverige Danmark Finland Island
Elektrisitet Gass/ (other) Olje
Bio
Fjernvarme
Kilde: Norsk Bioenergiforening (NoBio)
Mat eller energi fra jordbruket?
Ja-takk, begge deler!
Men – i første rekke biprodukter, avfall og dårlig/ødelagt mat og fôr
(- under norske forhold)
En god sortering av mat- og forråstoff gjør det mulig å
produsere enda renere mat og fôr – og som et produkt av dette
igjen, ren fornybar energi.
Mulige teknologier
– Basis i produksjoner som kan etableres på egen gård og egne ressurser
– Varmeproduksjon
• Halm, flis, ved, sol
– Kraftproduksjon
• Vind, vann, sol, bio
– Drivstoffproduksjon
• Biogass, etanol, diesel
Vannbåren biovarme
• Vedkjel
– Manuell fyring, akkumulatortank – Passer der ved er godt etablert – Egnet for liten skala
• Halmfyringsanlegg
– Manuell eller automatisk fyring, akkumulatortank – Fleksibel i forhold til brensel
– Ok ved tilgang på halm – Små til mellomskala
• Flisfyring
– Automatisk fyring
– Krever lager og tørking
– Små til storskala
Røykgass ut
Sekundær- kammer
FASE III Gassforbrenning
Sekundærluft
Primær- kammer H2O
Aske
Bevegelig rist
Brensel
Primæ rluft
FASE I
Oppvarming/
tørking
FASE II Forgassing/
pyrolyse FASE IV
Utgløding
Forbrenningens 4 faser
Lambda-sonde: måler O2-prosenten som danner ut.pkt for styring av luft
Prefabrikerte anlegg 30 – 120 kW
Varmesentral + brenselsilo i ett bygg
Biobrenselanlegg – Små til middels skala
Tørrflisanlegg
Tørrflisanlegg
• Flisen blir matet inn i en undermaterstoker hvor den forbrenner i en haug, flisen fordeles ikke som ved ristfyring.
• Tørrflisanlegg er billigere enn ristanlegg, men
forutsetter at man fyrer med brensel under 30-35 %
fuktighet.
Brennverdi for biobrensler
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Fuktighet i %
B re n n v e rd i k W h /k g
Pellets Briketter
Tørr flis og bark.
Rivnings-
Virke. Ved Fuktig flis og bark
Vann
Biovarmeanlegg
Brenselssilo
• Lagerkapasiteten
bør være stor nok til at kjelen kan gå på maks effekt over sammenhengende helligdager, f. eks jul eller påske.
• Viktig at siloen
utformes praktisk i forhold til
flisleveransen (side
eller baktipp?)
Brenselssilo og logistikk
• Siloen består av en 40 fot stålcontainer som er forlenget med 1 meter – volum 95 m
3• Anlegget kan motta flisbiler med både side- og
baktipp.
Ved som brensel
Naturlig tørking
Vedovner – 800.000 brukes jevnlig
..bidrar med en samlet effekt på 5 000 MW på kalde vinterdager. En betydelig avlastning for et
periodevis “overopphetet” elnett.
Vedkjel
Vedkjel - forbrenning
Kilde: Calmar V33, Hallenstvedt AS
Dimensjonering av vedkjelanlegg
• Kjeleffekt bør være minimum 2 x maks effektbehov.
• Viktig med riktig dimensjonert akkumulatortank i forhold til kjel. Tanken må være stor nok til å kunne lagre varmen produsert i et ilegg, dvs ikke nødvendigvis dimensjoneres i forhold til kW eller m 2 .
– Eks: vedinnlegg 225 liter, dårlig ved 2,5 m
3akk.tank Bjørkeved 4 m
3akk.tank
• Vurdere nytten ved å investere i større kjel og
tank enn hva som er nødvendig, f. eks hvis mye
borte fra boligen.
Utforming av anlegg
• Lett tilgang på ved og kjel – tenk logistikk!
Unngå trapper eller terskler i fyrrom.
• Ved på paller og bruk av jekketralle er en god løsning.
• Fordel om kjel kan ta lang ved (60 cm+)
• Fyrrommet må være
egen branncelle, husk å
sjekke pipen.
Halmfyring
• Brutto energiinnhold:
4 200 kWh/tonn (17 % fukt.)
• Produksjonskostnad 8-12 øre/
kWh eller 35-50 øre/kg
• Høyt innhold av alkalimetaller, gir mye aske (3-5 %) og slagging pga lavt smeltepunkt.
• Lagring: Under presenning eller
stolpehus – voluminøst brensel.
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg
• Kjeleffekt bør være minimum 2 x maks effektbehov.
• Manuell fyring, innlegg av brensel 1-2 ganger daglig avhengig av utetemperatur.
• Akkumulatortank nødvendig for optimal forbrenning og varmelagring.
• Aske fra halm kan spres på
jordet.
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg
Automatiske halmfyringsanlegg
• Halmballene kan lagres på innmatingsbane, krever mindre daglig drift.
• Gir høyere virkningsgrad enn porsjonsfyrt kjel.
• Automatiske
halmfyringsanlegg er utbredt i Danmark og Skåne.
• Norges første automatiske halmfyringsanlegg ble startet opp 1.nov 06 på Hauer gård og gartneri i Drøbak.
• Kjeleffekt = maks effekt,
automatiske anlegg går best
på 60 % av maks effekt.
200 kW automatisk halmfyringsanlegg
Eksempler på
varmeleverandør-
selskaper
Skogsflisbasert fjernvarme fra Norske Varmeleveranser til nye
Hadeland VGS.
• Nøkleby Biovarme (Jevnaker):
– 300 kW flisfyringsanlegg
– Gardbruker drifter varmeanlegg og leverer varme produsert av skogsflis fra egen skog
– I forbindelse med utbygging av nytt boligfelt ble varmenett lagt samtidig med vann og kloakk.
Tilkoblingsplikt ved kjøp av tomt, i alt 30 tomter lagt ut for salg.
Oppvarming av boligfelt
0005 Gjøvik Stadion 500 kW - 800 MWh
0010 Raufoss Syd 400/900 kW - 1 600 MWh 0032 Bagn
400/850 kW - 1 300 MWh
0028 Blæstad Gård 200/400 kW – 450 MWh 0047 Jørstadmoen
450/900 kW - 1 800 MWh
Definisjonsfase Investeringsfase Anlegg i drift 2013-12-10
0006 Løten
1 500/3 000 kW - 6 000 MWh 0034 Honne (SKS) 450/220 kW - 700 MWh
0038 Rudshøgda 2 200 kW – 5,4-7 000 MWh 0004 Skogselskapet i Oppland
900/1 800 kW – 2 500 MWh
2013?
0072 Tretten 2 500 kW – 9 000 MWh
0069 Biri ungdosskole 200/400 kW – 500 MWh
0033 Jevnaker
2x750/3 000 kW - 6 000 MWh 1 930 kW – 2 000 MWh (kulde) 0031 Marka
300 kW - 1 000 MWh
0089 Hallingby 400/700 kW – 900 MWh
0090 Sokna
400/720 kW – 1 000 MWh
0046 Biri Vask + Trykk + Trav + Fjernvarme
1 100/2 500 kW – 3 000 000 MWh
0093 Øverland Miljøtun 450/900 kW – 1 500 MWh
0084 Austjord 500/800 kW – 1 700 MWh
0066 Lom
750/1 500 kW – 2 000 MWh
0024 Hernes
400/600 kW – 1 200 MWh
0099 Hemnes 500/980 kW – 2 000 MWh Eidsvoll
2/5 MW kW – 4 200 MWh
Finansiering og støtteordninger
for varmeproduksjon
49
Bioenergiprogrammets formål:
•Programmet skal stimulere jord- og skogbrukere til å produsere, bruke og levere bioenergi i form av brensel eller ferdig varme.
•I tillegg til å gi økt verdiskaping skal det
legges vekt på de ringvirkninger og den
kompetanseeffekt programmet kan bidra
til.
50
Bioenergiprogrammet
•Bioenergi i landbruket
•Midler 2014:
•25 mill kr sentrale midler
•35 mill kr BU-ordningen
•Målgruppe:
•Bønder/skogeiere
•Støtter
•Anlegg for varmesalg
•Gårdsvarmeanlegg
•Veksthus
•Biogass
•Forstudier/forprosjekter
•Flisproduksjon
•Midler 2014:
•6 mill kr sentrale midler
•Målgruppe:
– Bioenergibransjen
•Støtter:
•Produksjonsanlegg
•Effektiviseringstiltak
•Kompetanse og utvikling
•Informasjonsvirksomhet
51
Forstudie og forprosjekter
(Varmesalg og biogass)
•Søkere er fortrinnsvis bønder med
•eiermajoritet i varmeselskapet
•Forstudier
• Formål å avklare mulighet for
• varmeleveranse/-salg
• 50% støtte inntil kr 50 000
•Forprosjekter
• Formål – anbud, avtaler, prosjekter
• prosjektering, etabl. av selskap,
• kompetansetiltak
• Støtte er forbeholdt varmeselskap
• som vil å etablere varmeanlegg
• 50 % støtte inntil kr. 150 000. Deler
• av kostnadene må være innkjøpte
• tjenester
•
52
Anlegg for varmesalg
•Hva omfattes:
•Komplett varmeanlegg
•Varmenett, Kundesentral
•Nødv. lager, prosjektering,
•byggledelse
•Hva omfattes ikke:
•Utstyr til brenselproduksjon og transport
•Støtte til investering:
•Max 2 MW innfyrt effekt på fyrkjel
•Det gis inntil 40 % tilskudd, max
•Kr 6 000 000.
•Landbrukets eierskap, min 50 %
•
53
Gårdsvarmeanlegg -Næring
•Krav/begrensninger/støtte
•Landbruksareal > 100 daa
•Må dok avgiftspliktig omsetning over
•kr 50 000 pr år
•Inntil 33 % tilskudd
•Inntil 400.000 pr eiendom/søker
•Fullstendig investeringssøknad–
•Lønnsomhet må dokumenteres
•Hva omfattes:
•Fyrhus, varmeanlegg, lager, distribusjon til landbruksbygg og boliger
•Hva omfattes ikke:
•Utstyr for brenselproduksjon, transport
og brukt utstyr
54
Gårdsvarmeanlegg - bolig
•Krav/begrensninger
•Landbruksareal >100 daa
•Fast tilskuddsats
– 30 000 for ved og halmanlegg – 40 000 for flisanlegg
•Totalkostnad i varmeinvestering
>150.000
•Varmeinvestering må inneholde fyrkjel.
•Ikke krav til lønnsomhet, men til finansiering
•Enkel søknad, kort behandlingstid
•Enkel ferdigrapport
•Ett tilskudd pr eier/søker
•Ikke delutbetaling av tilskudd.
55
Flisproduksjon - Investeringsstøtte
•Hva omfattes:
•Produksjonsutstyr, lagertak, tørkesystem og bygninger for produksjon eller foredling av flis.
•Krav om faste avtaler om min prod. 3000 lm
3•Flishogger min diameter 30 cm
•Hva omfattes ikke:
•Kjøp av tomt, transportutstyr,
•traktor, containere, brukt utstyr
•Investeringsstøtte:
•Inntil 25 %
•Inntil 1,68 mill kroner
•Rask gjennomføring prioriteres
•Min kostnad kr 500 000/150 000
•Støtte gis som bagatellstøtte
ENOVA NÆRING
• Gjennom program for Varmesentraler gir Enova
investeringsstøtte til varmeproduksjon basert på fornybare energikilder til enkeltstående varmesentraler i eksisterende bygg.
• Varmesentral Forenklet er et tilbud til byggeiere og
industriselskaper som ønsker å installere varmesentraler til bygningsoppvarming og produksjonsformål i egne bygg,
basert på fornybare energikilder. Det tilbys investeringsstøtte til varmesentraler basert på flis, briketter, pellets, varmepumpe luft-vann og varmepumpe væske-vann. For andre teknologier henvises det til Varmesentral Utvidet.
• For utvidet; se ENOVA`s hjemmeside
http://www.enova.no/finansiering/naring/programtekster/program-
varmesentraler-utvidet/245/291/
ENOVA NÆRING
• Støtten tildeles som bagatellmessig støtte, mer informasjon om bagatellmessig støtte ligger på ENOVA`s hjemme sider. Maksimal støtte er 100 000 NOK per prosjekt i
Varmesentral Forenklet. Enova bruker predefinerte støttesatser i Varmesentral Forenklet til å beregne maksimalt støttenivå. Satsene er definert ut fra effekten til biokjel eller
varmepumpe i varmesentralen. I søknaden skal kun effekt på grunnlastkilden inkluderes.
• Maksimalt støttenivå kr/kW
• Flis 1700
• Briketter 1700
• Pellets 1700
• Varmepumpe (luft-vann) 1100
• Varmepumpe (væske-vann) 1600
• Investeringsstøtten begrenses i tillegg av en øvre grense på 40 % av dokumenterte kostnader for varmepumpe eller biokjel.
Solenergi
Solpaneler
• Effektivitet 15%
– 1000W/m2 gir 150W/m2 – 1000kWh/m2 i Norge
• Ingen bevegelige deler
• Prisen faller
Solvarme
• Flatplate
– Billig
– Velkjent
– Effektivitet 50-60%
• Vakuum
– Bedre og dyrere
• Bra i kombinasjon med biovarme
• 50% av tappevann
Ved- og sol i kombinasjon
• Stor andel sol på sommeren
• Mye ved på vinteren
• Bra kombinasjon
i bolighus
Taket på driftsbygningen er en effektiv og billig solfanger.
100 m3 produserer 30 kW forvarmet luft i juni og juli som i alt kan gi 15-20.000 kWh denne perioden.
Erfaringspris: 3-5 øre/kWh (!)
Solenergi til
tørking av høy,
korn og flis
Lønnsomhet i solenergi
• Fallende priser gir bedre og bedre konkurranse-evne
• Kan fungere som tak ved nybygg og restaurering av tak
– Gir økt konkurranseevne
• Lite støtteordninger
– 20%, maks10000,- i støtte fra Enova til solfangere
• Krav om integrering med tappevann
Småkraft
• Muligheter i framtida
– Vindkraft – Bioenergi
– Vannkraft – godt utbygd i Østfold
Småkraft vind
• Prinsippet til en vindturbin
– Vinden roterer en turbin – Turbinen roterer en generator
– Generatoren produserer elektrisitet.
• Det finnes mange ulike typer vindmøller med ulik
– utforming av vinger – vingelengde
– ulikt antall vinger
– orientering i forhold til vinden
• Vindturbiner er lite effektive med vind under 3,5 m/s.
• De virker best der hvor vinden ligger over 6 m/s.
• Fordeler
– Vind er en fornybar ressurs, og bruk av vindenergi gir ingen forurensing.
– Vinden er sterkest i de årstidene hvor energibehovet er størst.
– Når vindturbinen er bygd, er de eneste utgiftene vedlikeholdsutgifter.
• Ulemper
– Vindenergi er kostbar å bygge ut.
– Vindturbiner kan både støye og være sjenerende for folk som bor i nærheten.
• På sikt aktuelt for kystnære strøk
Småkraft fra bioenergi
Kraftproduksjon fra bioenergi
Mulige teknologier for kraftproduksjon fra biomasse
- Dampmotor
- Stempelmotor som går på damp varmet opp av biomasse
- 25kW – 1500 kW effekt - 6-20% effektivitet
- Kan kjøre på damp av lav kvalitet - Organisk rankine syklus
- Dampturbin med annet arbeidsmedium enn damp
(forskjellige kjølevæsker er vanlige å bruke)
- Mer egnet for biomasse som har lav temperatur og trykk i dampen
- 5-25% effektivitet
- Stirlingmotor
- Utnytter temperaturforskjeller til å drive et stempel.
- Høytemperatur
- Høy effektivitet (30-35%) - Usikker levetid
- Mikroturbin
- Småskala gassturbin - 18-27% effektivitet - 30kW-250kW effekt
- Ofte problemer med uren gass - Forbrenningsmotor
- «Vanlig» bensinmotor som er tilpasset å kjøre på gass
- Mer robust enn mikroturbin - Lavere effektivitet
- Samme utfordring med levetid grunnet uren gass
- Dyr teknologi
- Usikkerhet knyttet til levetid - Stadig utvikling
- Kan bli aktuelt i Norge hvis det blir høyere kraftpriser.
Lønnsomhet i småkraft
• Plusskunder
– Anlegg mindre enn 100kVA slipper omsetningskonsesjon
• Forenklet konsesjon for vindkraft mindre enn 500kW
– Kan gi mulighet i framtida
• El-sertifikater
– Må bygges før 2020
• Prisen på strøm må opp for å få lønnsomhet
Biodrivstoff
1.generasjons biodrivstoff
Fra biomasse til biodrivstoff
Bruksområde Ressurser Omforming Biodrivstoff og motor-
teknologi
Biomasse fra jordbruk, husdyrhold og agroindustri
Biomasse fra salt-og ferskvann
Termokjemisk:
Karbonisering Pyrolyse
Gassifisering mm
Biologisk:
Fermentering Råtning mm
Gassformige:
Biogass Biohydrogen
Flytende:
Bioalkoholer Biodiesel Pyrolyseolje
Bensinmotor - ren
- innblanding
Dieselmotor - ren
- innblanding
Brensel -celle Mekanisk:
Pressing Biomasse fra
skogbruk og skogindustri
Biomasse fra
mennesker
Elmotor
Tilgang på biodrivstoff
• Biodiesel
– Godkjent på traktor
– Godkjent på noen biler
– Hyppigere skifte av filter og olje
• Bioetanol
– Godkjent i innblanding
• Biogass
– New Holland og Valtra har modeller
• Spørsmål om økonomi og garantier
– Teknologisk er biodrivstoff ok
Norges fornybar prosentvise energi andel i
transportssektoren - veg og bane.
Mange europeiske land er helt avhengig av biodrivstoff i dag for å nå fornybar andelen
og redusere klimautslippene
0 2 4 6 8 10 12 14 16
EU* Danmark Tyskland Sverige Norge
Annet Elektrisitet Bioetanol Biodiesel
* Romania mangler splitt på kategoriene, derfor adderer tallene ikke opp til 10%
Energigårdens
klimakuttkampanje
Mål for kampanjen
• Søker 50 nye vertsgårder de to neste årene
• Hovedmålet er å redusere klimagassutslippene og den fossile energibruken med 30 % innen 5 år for de gårdsbrukene som følger kampanjen, med vekt på energieffektivisering og energiomlegging som virkemiddel.
• Hvert enkelt gårdsbruk som deltar i prosjektet skal ende opp med
– Et energi- og klimaregnskap
– En tiltaksplan med økonomibetraktninger – Hjelp til å komme i gang med 2-3 tiltak.